3. Сущность хроматографии

Если взять в качестве неподвижной фазы мелкоизмельченный сорбент(алюмосиликат, молекулярные сита-цеолиты и др.) и наполнить им трубку (стеклянную или металлическую), а движение подвижной фазы (жидкости или газа) осуществлять за счет перепада давления на концах этой трубки, то последняя будет представлять собой хроматографическую колонку, называемую так по аналогии с ректификационной колонкой для дистилляционного разделения. Разделяемая смесь веществ вместе с потоком подвижной фазы поступает в хроматографическую колонку. При контакте с неподвижной фазой, обладающей поверхностной энергией, каждый из компонентов разделяемой смеси распределяется между подвижной и неподвижной фазами в соответствии с его свойствами, по адсорбируемости или растворимости. Вследствие непрерывного движения подвижной фазы лишь часть распределяющегося компонента успевает вступить во взаимодействие с неподвижной фазой. Другая же его часть продвигается дальше в направлении потока и вступает во взаимодействие с другим участком поверхности неподвижной фазы. Поэтому распределение вещества между подвижной и неподвижной фазами происходит на небольшом слое неподвижной фазы только при достаточно медленном движении подвижной фазы. Поглощенные неподвижной фазой компоненты смеси не участвуют в перемещении подвижной фазы до тех пор, пока они не десорбируются и не будут снова перенесены в подвижную фазу. Поэтому каждому из них для прохождения всего слоя неподвижной фазы в колонке потребуется большее время, чем для молекул подвижной фазы. Если молекулы разных компонентов разделяемой смеси обладают различной степенью сродства к неподвижной фазе (различной адсорбируемостью или растворимостью), то время пребывания их в этой фазе, а, следовательно, и средняя скорость передвижения по колонке, различны. При достаточной длине колонки это различие может привести к полному разделению смеси на составляющие ее компоненты.

Хроматографией следует называть процесс, основанный на перемещении дискретной зоны вещества вдоль слоя сорбента в потоке подвижной фазы и связанный с многократным повторением сорбционных и десорбционных актов. Но помимо этого определения существует еще много таких же. В связи с исключительной многогранностью понятия "хроматография" оно не может быть охвачено одним единственным определением. В категориях "явление, процесс, метод, наука" хроматографию предложено определять как:

- явление образования, движения и изменения концентрационных зон веществ (частиц) в условиях массообмена между несмешивающимися и движущимися относительно друг друга фазами или на границе раздела этих фаз;

- процесс дифференцированного многократного перераспределения веществ или частиц между несмешивающимися и движущимися относительно друг друга фазами, приводящий к обособлении) концентрационных зон индивидуальных компонентов исходных смесей этих веществ или частиц;

- метод разделения смесей веществ или частиц, основанный на различии в скоростях их перемещения в системе несмешивающихся и движущихся относительно друг друга фаз;

- наука о межмолекулярных взаимодействиях и переносе молекул (частиц) в системе несмешивающихся и движущихся относительно друг друга фаз.

В научной литературе встречаются и другие определения хроматографии, однако любое из них должно обязательно содержать среди отличительных видовых признаков упоминание о переносе веществ (частиц) в системе несмешивающихся и движущихся друг относительно друга фаз. Наличие как минимум двух фаз и их относительное движение, то есть динамика процесса, -неотъемлемые признаки хроматографии. Поскольку хроматографическое разделение происходит в процессе постоянного перераспределения компонентов между неподвижной и перемещающейся фазами, взаимодействие веществ с сорбентом должно быть обратимым, то есть обеспечиваться слабыми (в условиях опыта) межмолекулярными взаимодействиями. К таким взаимодействиям, прежде всего, относятся дисперсионные, дипольные, ионные. Напротив, необратимая сорбция компонентов (хемосорбция) для хроматографического разделения принципиально непригодна.

ЛЕКЦИЯ 2.